隔壁班的女生百合子找到少年偵探團，拜托他們解開她從未謀面的曾祖父所留下的謎題，于是，大家在一位身份不明自稱是時鐘的男人的帶領下來到了謎題的所在——天使之館，當晚九點，解謎游戲正式開始，元太和光彥、步美和灰原都在別館的不同地方發現了謎題中的無角牛，可是卻沒有更進一步的發現。次日，柯南從另外一個角度思考謎面，并成功找到了第一個線索，沒想到這時卻……

中午，昏昏欲睡的柯南和小五郎被樓下的一聲巨響驚醒，趕到現場后發現一名駕駛摩托車的年輕人出車禍而死，他的旁邊散落著大量現金，柯南還發現了一封信和一盒裝有注射藥物的盒子，根據信的內容推斷出這是為贖一個叫堂本的人而準備的現金，警方順藤摸瓜到了堂本家，家人也都肯定了堂本被綁架的事實，柯南從女仆那里了解到堂本家的內部關系后，認定這并不是一起簡單的綁架案。

柯南、步美等人從博士家里找到了一封四十年前來自博士初戀情人的信，信上除了說每十年在回憶的地點見面之外，還留下了一串像是暗示地點的數字，而今天剛好是四十年后的相約之日。經過推理，他們一行人來到動物園，將信上的數字與動物入園的順序相結合，他們找到了飛鼠館，而正巧在他們的面前站著一位女性，她會是阿笠博士的初戀嗎？

牛迂的死因是喝了摻進氰化鉀的綠茶后中毒身亡。神奈川縣的橫溝警官發現裝著氰化鉀的瓶子翻倒在尸體下。然而牛迂打開了綠茶的瓶蓋后沒人再碰過，因而他斷定這是自殺案件。但柯南卻對此很懷疑。之后柯南發覺元太的舉止很古怪，于是調查三瀨等人的車內垃圾，找到了決定牛迂絕他殺的證據。犯人也最終承認了自己的罪行。

阿笠博士帶著少年偵探隊來到岡山縣倉敷市展開了一場古代史之旅，他們在這里結識了因同學會而重新聚在一起的五名男女，然而就在大家按照撿來的暗號進行尋寶時，卻發現那五人中的一人突然死亡，另外一個則被當做重要關系人接受調查，根據少年偵探隊所找到的時光保存罐以及死者留下的死亡訊息，柯南斷定兇手就在剩下的四人中，但要抓住真兇，就必須要找到其他兩個時光保存罐。